差分离心沉降法测定聚合物纳米胶束的粒度分布

前   言　

　　本技术规范按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

　　为积极响应国务院《深化标准化工作改革方案》中大力培育发展团体标准、扩大标准有效供给的号召，同时也为了尽快将科技成果向标准转化、推动技术进步，为建设新型标准体系贡献力量，特制定本技术规范，以更好发挥标准化在服务支撑经济社会发展中的基础性、战略性作用。现广泛征求相关单位和个人宝贵意见。   

　　本技术规范由中国科学院提出，由国家纳米科学中心起草，旨在为圆盘离心粒度分析法测定聚合物纳米胶束的粒度分布提供技术指导。   

　　本技术规范主要起草人：葛广路、王瑞敏、梁兴杰、翁郁华、张东慧　                                               

差分离心沉降法测定聚合物纳米胶束的粒度分布

Determination of particle size distribution of polymer nanomicelle by differential centrifugal sedimentation

　　1 范围  

　　本标准规定了采用差分离心沉降法测定高分子纳米材料的术语和定义、原理、仪器及试剂、测试方法、数据处理以及测试报告。   

　　本标准适用于应用差分离心沉降法进行纳米胶束的粒度分布测定。   

　　2 规范性引用文件   

　　下列文件为本文件所引用，对本文件的应用必不可缺。凡是注明日期的引用文件，则仅注明日期的版本适用于本文件。凡不注明日期的引用文件，其最新版本（包括最新的修改单）适用于本文件。   

　　GB/T 19619纳米材料术语

　　3 术语和定义   

　　GB/T 19619确立的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1 聚合物纳米胶束polymer nanomicelle

　　由双亲性共聚物在选择性溶剂中发生微相分离而形成的具有疏水性内核和亲水性外壳的自组装结构，通常形成纳米级（1-100nm）颗粒。

　　3.2 差分离心沉降法 Differential centrifugal sedimentation:DCS

　　使用填充有密度梯度液的圆盘，根据样品的尺寸和密度将样品分级的方法。   

　　3.3 圆盘离心粒度分析仪Disc centrifuge nanoparticle size analyzer

　　以差分离心沉降法为基础，通过记录颗粒沉降时间进而分析颗粒粒度分布的仪器。   

　　4 基本原理   

　　差示离心沉降法利用密度梯度液层与层之间的密度差异驱使颗粒做更精细的分层沉降，进而根据颗粒在液体中的沉降速度确定颗粒粒径大小基于这种方法的圆盘离心粒度分析仪由离心圆盘、激光检测器、记录系统和电源系统组成。实际操作时，均匀分散在离心圆盘上的试样做离心沉降运动，激光检测器记录液体的光透过率随时间的变化规律，并基于Stokes沉降公式计算颗粒的粒径分布。

　　密度梯度液是圆盘离心粒度分析仪检测聚合物胶束的关键技术。通常差示离心沉降法中密度梯度液的平均密度比待测样品的材质密度低，以保证试样颗粒在梯度液中做沉降运动。在本测试方法中，针对聚合物胶束密度低的特点，我们配制了高密度梯度液，将试样直接注入到圆盘底部，使低密度试样颗粒做反向沉降，由圆盘底部向圆盘轴心方向运动。

　　5 仪器及试剂   

　　5.1 仪器

　　5.1.1 圆盘离心粒度分析仪

　　包含离心圆盘、激光检测器、记录系统、电源系统等。   

　　5.1.2 自动梯度液进液仪

　　用于把两种不同浓度的溶液自动导入到离心圆盘中，配制成梯度液。   

　　5.2 试剂

　　5.2.1 梯度液

　　配制两种不同浓度的氯化铯溶液，高浓度溶液A和低浓度溶液B。由这两种溶液按照不同比例配制的梯度液注入到圆盘中组成9层梯度液。

　　6 测试方法   

　　6.1 环境条件

　　温度：20 ºC -25 ºC

　　6.2 样品条件

　　均匀分散的液体，体积至少100 μL。

　　7 测试步骤   

　　7.1 设置参数

　　1) 输入检测粒径范围、试样密度、遮光率、吸光度等参数；

　　2) 输入标准样品的密度、粒径和半峰宽数据；

　　3) 输入梯度液的平均密度、粘度；

　　4) 设置圆盘转速，点击开始运行。

　　7.2 加梯度液   

　　待圆盘转速稳定后，即可注射梯度液：   

　　1) 用注射器吸取1.6 mL高浓度氯化铯溶液A，注入圆盘；

　　2) 用注射器吸取1.4 mL高浓度氯化铯溶液A和0.2 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　3) 用注射器吸取1.2 mL高浓度氯化铯溶液A和0.4 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　4) 用注射器吸取1.0 mL高浓度氯化铯溶液A和0.6 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　5) 用注射器吸取0.8 mL高浓度氯化铯溶液A和0.8 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　6) 用注射器吸取0.6 mL高浓度氯化铯溶液A和1.0 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　7) 用注射器吸取0.4 mL高浓度氯化铯溶液A和1.2 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　8) 用注射器吸取0.2 mL高浓度氯化铯溶液A和1.4 mL低浓度氯化铯溶液B，混合均匀，注入圆盘。

　　9) 用注射器吸取1.6 mL低浓度氯化铯溶液B，注入圆盘。

　　10) 用注射器吸取0.5 mL十二烷，注入圆盘。   

　　7.3 测试样品

　　1) 输入测试样品名称等信息；

　　2) 用注射器吸取约100uL标准样品溶液，把溶液注入圆盘的同时开始记录数据；

　　3) 用注射器吸取约100uL试样溶液，把溶液注入圆盘的同时点击操作软件开始记录数据；

　　8 数据处理   

　　1) 利用测试程序自带的数据处理软件，即可显示被测样品的粒度分布、粒度分布的峰值和半峰宽以及各粒径段颗粒所占比例。

　　2) 粒度分布可用weight（颗粒重量）、number（颗粒数目）、area（颗粒表面积）、absorbance（颗粒吸光度）四种方式表达。

　　9 测试报告   

　　检测报告应包含以下信息：   

　   a）仪器设备：

      1）检测报告编号；

      2）仪器名称、型号；

      3）检测方法及条件（标准样品种类、梯度液种类、测试转速、测试温度等）；

      b）样品信息：

      1）样品名称、送样日期和测定目的；

      2）送样人姓名、单位、地址及联系方式；

       c）测定结果：   

　 1）按照weight（颗粒重量）、number（颗粒数目）、area（颗粒表面积）、absorbance（颗粒吸光度）四种方式表达的样品粒度分布；

     2）样品的粒度分布峰值、粒度分布平均粒度值、粒度分布中位值、粒度分布误差值；

　 3）样品在粒度分布范围内各粒度区间段所占比例；

　 4）针对测定结果必要的文字说明；

　 5）测定过程中出现的异常现象；

　 6）本标准中未明确的操作步骤，可能对测定结果产生的影响；

　 d）其它信息

　 1）测定报告负责人签名；

　 2）测定报告的日期；

　 3）实验室名称及地址。

附   录

　 测试聚合物纳米胶束样品DSPE-CPT(聚乙二醇-盐酸伊立替康胶束)的流程:

　 a）收到样品，记录样品信息，包括样品大约粒径范围，样品形状和密度等信息；

　 b）设置测定方法并运行：

　 被测参数：

　 粒径范围0.005-0.5μm

　 被测样密度：1.27g/mL

　 非球形因子：1

　 标准样品参数：　

　 粒度峰值：0.239μm

　 半峰宽：0.05μm

     密度：1.385g/mL

    梯度液参数：

     平均密度：1.05g/mL

     粘度：1.1cp

     生成测定方法；

     选择转速；并运行。

     c) 配制两种不同浓度的氯化铯溶液A和B；按照不同体积比组成9层梯度液。

     d) 在测试软件界面输入样品名称和编号，注入样品，开始测试。

     e) 测试结束，自动生成测试结果。

     下图是以weight（颗粒重量）表达方式为例的测试结果：